[发明专利]用于制造SiOx(X＜1)的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有效用作锂离子二次电池阳极材料的SiO_x(x＜1)的制造方法。

背景技术

随着移动电子设备和通讯设备的迅猛发展，考虑到提高经济效益和缩减设备的尺寸和减轻设备的重量，非常需要具有高能量密度的二次电池。例如，通过在阳极材料中混合V、Si、B、Zr、Sn等的氧化物或它们的混合物(例如，JP-A5-174818，与USP5,478,671相对应的JP-A 6-60867：专利文献1和2)，通过将熔融和经退火的金属氧化物用作阳极材料(JP-A 10-294112：专利文献3)，通过将氧化硅用作阳极材料(与USP5,935,711相对应的日本专利No.2997741：专利文献4)，以及将Si₂N₂O和Ge₂N₂O用作阳极材料(与USP6,066,414相对应的JP-A 11-102705：专利文献5)，已经实现了二次电池容量的提高。

然而，虽然这些现有技术的尝试已经有效地改善了充放电容量以及能量密度，但是在重复使用周期中保持其性能或满足市场需求的方面，它们未必令人满意，因此需要进一步提高能量密度。

在上述尝试中，将氧化硅用作阳极材料(日本专利No.2997741：专利文献4)成功地实现了具有改善的电池性能的锂离子二次电池，并且期待在容量上进一步提高。

发明内容

考虑到上述情形，完成了本发明，本发明的目的是提供一种在锂离子二次电池的制造中适合于用作阳极材料的SiO_x(x＜1)，该二次电池具有随着重复循环使用不会衰减的大容量，并在首次充放电中具有低的不可逆容量。

本发明的发明人已经进行了透彻的研究以实现上述目的，并尝试通过使用确信具有实现增加容量的潜在能力的氧化硅进一步增加容量，发明人发现通过在氧化硅中分散和掺杂金属硅来制造带有还原氧的SiO_x(x＜1)，并将该SiO_x(x＜1)用作阳极材料，能够制造具有随着重复循环使用不会衰减的大容量，并在首次充放电中具有低的不可逆容量的锂离子二次电池。基于这样的发现完成了本发明。

因此，本发明提供一种如下所述用于制造SiO_x(x＜1)的方法。

(1)一种用于制造SiO_x(x＜1)的方法，其包括以下步骤：在有惰性气体的存在下或降低的压力下，将产生氧化硅气体的原材料加热到1,100至1,600℃的温度范围以产生氧化硅气体，同时在有惰性气体的情况下或降低的压力下，将金属硅加热到1,800至2,400℃的温度范围以产生硅气体，并在基片表面上沉淀氧化硅气体与金属硅气体的气体混合物。

(2)根据上述(1)的用于制造SiO_x的制造，其中SiO_x(x＜1)中x的值是0.3＜x＜0.9。

(3)根据上述(1)或(2)的用于制造SiO_x的方法，其中产生氧化硅气体的起始原料是氧化硅粉末或二氧化硅粉末与金属硅粉末的混合物。

发明效果

通过使用按本发明的方法制造的SiO_x(x＜1)能够制造出具有优异的初始充电效率和随着重复循环使用不会衰减的大容量的锂离子二次电池。

附图说明

图1显示用于制造SiO_x的本发明实施例中所用制造系统的示意图。

具体实施方式

在本发明用于制造SiO_x(x＜1)的方法中，将氧化硅或二氧化硅粉末与还原氧化硅或二氧化硅的材料粉末的混合物用作产生氧化硅气体的起始原料。这样的还原性粉末的例子包括金属硅化合物和含碳粉末，其中，考虑到(1)提高反应性，和(2)增加产量而优选使用含有金属硅粉末的那些。

金属硅粉末和二氧化硅粉末可以按适当选择的比例混合。然而，考虑到金属硅粉末表面的氧和反应炉中存在的微量氧，它们可以按1＜金属硅粉末/二氧化硅粉末＜1.1的混合比例混合，尤其是，1.01≤金属硅粉末/二氧化硅粉末≤1.08。

本发明中，将上述产生氧化硅气体的起始原料加热并保持在1,100至1,600℃，优选1,200至1,500℃的温度，从而产生氧化硅气体。当反应温度低于1,100℃时，反应不能充分进行以至降低了生产率，反之在超过1,600℃的温度下反应时，导致起始粉末混合物熔融并由此导致反应性降低和难于选择炉料。